Comprendre la concentration et mesurer des volumes

Comprendre les concepts derrière la concentration d’une solution et mesurer des volumes au laboratoire sont deux aspects importants de presque chaque expérience.

Les solutions sont faites d’un soluté dissout dans le solvant pour créer un mélange homogène. Les solutions sont généralement identifiées par leurs composants et les concentrations correspondantes.

Pour atteindre comme il faut la concentration correcte d’une solution, il faut être habitué aux différents récipients disponibles pour les mesures de volume.

Une médiocre technique lors de la mesure de volumes peut amener à des concentrations incorrectes et être la différence entre une expérience réussie ou ratée.

Lorsque vous réalisez des expériences, il est impératif de connaitre la concentration exacte des solutions utilisées.

La concentration est le plus souvent exprimée en molarité. Une solution à un molaire contient une mole de soluté par litre de solution. Lorsque des solutions sont faites au labo, les moles de soluté peuvent être déterminées à partir de la masse mesurée de la molécule et de son poids moléculaire.

Les solutions peuvent aussi être préparées et quantifiées comme un pourcentage de concentration à partir du poids de soluté par unité de volume de solvant, connu comme un pourcentage poids-volume de la solution.

Gardez à l’esprit que le soluté est parfois sous forme liquide. Dans ce cas, le pourcentage de concentration peut être exprimé comme le volume de soluté liquide par unité de volume de solvant, référencé comme le pourcentage volume-volume de la solution.

Pour une utilisation fréquente, des solutions concentrées de composés stables, connues comme solutions de stock, peuvent être préparées. Les solutions de stock doivent être labélisées comme un multiple de la concentration dans la solution finale de travail. Ici vous voyez une solution à 10X.

Ces solutions de stock peuvent être diluées si besoin avec du solvant pour atteindre la concentration désirée.

Autrement, une dilution peut être préparée depuis une solution plus concentrée en utilisant une dilution en parallèle. En utilisant ce calcul simple, une solution de concentration désirée et d’un volume désiré peut être préparée à partir d’une solution de stock de concentration connue. Le volume obtenu peut être dilué au volume total de la solution pour atteindre la concentration désirée.

Cependant, dans certaines situations, le facteur de dilution, qui est égal au volume final divisé par le volume de la solution de stock désiré pour la dilution, est trop grand. Cela rend la dilution en parallèle irréalisable vu que le volume nécessaire de solution de stock serait trop petit pour être mesuré précisément.

Avec la technique de dilution en série, une solution de stock peut être utilisée pour réaliser une solution diluée, qui peut alors être diluée à nouveau pour réaliser une solution plus diluée et ainsi de suite jusqu’à ce que la concentration désirée soit atteinte.

Lors de la mesure de volumes au labo vous rencontrerez beaucoup de récipients qui peuvent contenir des liquides. Cependant, il est important de réaliser que tous ces récipients ne sont pas désignés pour la mesure précise de volume.

Les récipients non volumétriques, tels que les béchers et les Erlenmeyer, sont désignés pour le mélange et l’entreposage de solutions et ne sont généralement pas calibrés. Les mesures, ou graduations, sur le bord représentent plutôt des approximations de capacité en liquide.

Inversément, le matériel de labo volumétrique est dessiné pour mesurer des volumes exacts de substances liquides. Le matériel de laboratoire volumétrique est annoté avec la capacité pour laquelle il est calibré, ainsi que les lettres TC ou TD.

TC pour “to contain”, signifie contenir en anglais et est généralement trouvé sur les flacons volumétriques et les cylindres gradués, qui sont calibrés pour contenir un volume précis de liquide.

TD est pour “to deliver”, qui signifie livrer en anglais, et est habituellement trouvé sur les instruments de mesure désignés pour dispenser des liquides, tels que les pipettes et les seringues.

Les flacons volumétriques sont généralement utilisés pour préparer des solutions de concentration spécifique. Après la dissolution du soluté, le solvant est ajouté au flacon jusqu’à ce que le volume total atteigne la ligne de graduation. Ajouter la “quantité suffisante” pour atteindre ce volume est connu comme “Q.S.’ing” la solution.

Lors du “Q.S.’ing” de la solution, le sommet du liquide se courbe là où il rencontre le flacon. Ceci est appelé le ménisque et est causé par la tension de surface. Dans une solution aqueuse, le ménisque est concave, et doit être lu au point le plus bas de la courbe.

Il y a plusieurs récipients dessinés pour mesurer et livrer des volumes de liquide spécifique. Lorsque vous choisissez du matériel de labo volumétrique, sélectionnez toujours le plus petit instrument qui accommodera le volume désiré pour atteindre la plus haute précision.

Lorsque vous mesurez des volumes de liquide au-dessus de 50mL, les cylindres gradués sont le choix approprié.

Les pipettes sérologiques sont généralement utilisées pour mesurer et livrer des volumes dans la gamme de 0,1 à 50 mL.

Pour des volumes de 0,2 microlitres à 5 mL, des micropipettes devront être utilisées.

Lorsque les embouts de pipette en plastique ne sont pas compatibles avec le liquide à mesurer, des seringues de verre d’Hamilton sont une alternative pour la mesure précise de volumes dans la gamme du microlitre.

Maintenant que nous avons vu les bases du travail avec des solutions, nous allons discuter comment certains de ces concepts sont appliqués en recherche.

L’électrophorèse d’ADN sur gel est une technique utilisée pour séparer une population mélangée de fragments d’ADN, en vue d’estimer leur taille, par l’application d’un champ électrique pour déplacer les molécules négativement chargées à travers une matrice de gel faite d’agarose – un carbohydrate provenant d’algues.

Dans la préparation de la matrice de gel, des solutions en pourcentage poids/volume sont communément utilisées pour faire des gels d’agarose à 1% en poids/volume.

Généralement l’électrophorèse requiert une grande quantité de tampons d’exécution. A cause de leur utilisation fréquente et de leurs volumes importants, ces tampons sont habituellement dilués depuis des solutions de stock 10X plus concentrées.

Pour atteindre le tampon désiré à 1X, une unité de volume de la solution de stock est diluée dans 9 unités de volume d’eau purifiée.

Dans des expériences de lecteur de microplaque, les concentrations d’échantillons inconnus de protéines sont souvent déterminées sur base d’un ensemble d’échantillons de concentrations connues, appelés standards.

Les dilutions en série sont souvent utilisées pour générer des standards de concentrations incrémentées vers la plus haute, de manière à ce que ultimement, une courbe standard puisse être générée et la concentration de l’échantillon inconnu déterminée.

Vous venez de regarder l’introduction pour comprendre la concentration et mesurer des volumes de JoVE. Dans cette vidéo nous avons vus quelques concepts de base tels que le calcul de concentration, la réalisation de dilutions, et comment différents types de matériel de laboratoire sont utilisés pour mesurer des volumes. Des utilisations de quelques uns des concepts introduits dans cette vidéo ont aussi été traitées pour la biologie moléculaire et la biochimie.

Merci de nous avoir regardé et souvenez-vous de toujours être exact et précis lorsque vous mesurez des volumes.